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UNIVERSIDADE FEDERAL RURAL DO SEMIÁRIDO
CAMPUS ANGICOS
DEPARTAMENTO DE CIÊNCIAS EXATAS, TEC. E
HUMANAS CURSO BACHARELADO EM CIÊNCIA E TECNOLOGIA
ROSA DE LIMA SENA
AVALIAÇÃO DE ANÁLISES FÍSICO-QUÍMICAS DE ÁGUAS SUBTERRÂNEAS
UTILIZADAS PARA IRRIGAÇÃO NO MUNICÍPIO DE PEDRO AVELINO-RN
ANGICOS-RN
2013
ROSA DE LIMA SENA
AVALIAÇÃO DE ANÁLISES FÍSICO-QUÍMICAS DE ÁGUAS SUBTERRÂNEAS
UTILIZADAS PARA IRRIGAÇÃO NO MUNICÍPIO DE PEDRO AVELINO-RN
Monografia apresentada à Universidade
Federal Rural do Semiárido-UFERSA,
Campus Angicos, para obtenção do Título de
Bacharel em Ciência e Tecnologia.
Orientador: Prof. M.Sc. Damilson Ferreira dos
Santos
ANGICOS-RN
2013
―A água possui um valor inestimável. Mais do
que um recurso indispensável a produção e
estratégico para o desenvolvimento
econômico, a água é essencial para a
manutenção dos ciclos biológicos, geológicos
e químicos que mantém em equilíbrio os
ecossistemas. É ainda uma referência cultural
e um bem social indispensável à sobrevivência
e à adequada qualidade de vida da população‖.
Aldo Rebouças
À Deus, que me deu forças para caminhar
diante de muitos obstáculos e segurou sempre
na minha mão, não me deixando só em
nenhum momento e a minha mãezinha que
amo muito Maria José de Sena Lima.
AGRADECIMENTOS
À Deus, que esteve sempre ao meu lado, principalmente nas horas em que mais precisei, me
acalmando para que eu pudesse encarar todos os desafios.
À empresa Agrícola Famosa que contribuiu de forma muito significativa para este trabalho,
fornecendo os dados (Análises).
Ao meu orientador Damilson Ferreira dos Santos que com sua atenção e dedicação, esteve
sempre disposto a ajudar em todo o desenvolvimento do trabalho.
Aos meus familiares, pais e irmãos que sempre me apoiaram em minhas decisões.
Ao meu esposo Marcelo Machado, pela paciência e pela compreensão.
Ao meu primo Emanoel Sena, que me deu uma grande contribuição para a estrutura física
deste trabalho, (formatação, e outros aspectos).
Às professoras Fabrícia Nascimento e Elisângela Galvão que aceitaram fazer parte da banca
examinadora, contribuindo com sugestões para o aprimoramento do trabalho.
Ao diretor do Campus Angicos Joselito Medeiros, que me apoiou sempre que eu precisei.
A professora Andréa Galindo, que me motivou a seguir em frente, e a encarar todos os
obstáculos.
Aos meus amigos Katiane Sara, Izaac Braga, Tereza Fonsêca, Rodolpho Rodrigo, Edivaldo
Rodrigues, Hidelbrando Magno, Izabelle Borges, Joelma Garrido, Maíla Isle, pela parceria
nos momentos mais difíceis que eu já passei.
Enfim a todos que direta ou indiretamente contribuíram para a realização deste trabalho.
RESUMO
Com o acelerado crescimento populacional e com o desenvolvimento socioeconômico,
o consumo de água está aumentando e sua qualidade hídrica diminuindo. Os múltiplos usos
da água vão desde o consumo humano e animal, até o uso agrícola e industrial. A água
utilizada na agricultura pode ser de origem superficial ou subterrânea, e deve ser avaliada não
só de acordo com os aspectos quantitativos, mas também com os aspectos qualitativos. A
qualidade da água de irrigação deve ser avaliada de acordo com um conjunto de parâmetros
físicos, químicos e biológicos, pois estes indicam se esta é apropriada ou não para tal fim.
Este trabalho teve como objetivo a avaliação das análises de parâmetros físico-químicos de
potencial Hidrogeniônico (pH), Condutividade Elétrica (CE) e Razão de Adsorção de Sódio
(RAS), para a determinação da qualidade da água subterrânea utilizada para irrigação no
município de Pedro Avelino-RN . As análises destes parâmetros foram comparadas com o
modelo de Ayers e Westcot (1991), o qual define parâmetros usuais de cada um destes na
água para irrigação. Avaliaram-se também três problemas que podem ser causados caso estes
parâmetros estejam fora do limite permissível: problemas de obstruções, problemas de
infiltração e problemas de salinidade. O estudo foi realizado tendo como base as análises de
cinco reservatórios, sendo estes enumerados aleatoriamente de 1 a 5, considerando cada um
dos parâmetros já mencionados. Os valores de pH variaram de 6,60 a 7,20, os valores de CE
variaram de 1,59 a 7,22 dS m-1
e os valores da RAS se encontraram entre 1,80 e 6,00 . Diante
da avaliação dos resultados o que se pôde concluir foi que a condutividade elétrica das águas
de três dos cinco reservatórios excedeu o limite usual para irrigação, e que devido a isto, estas
águas podem vir a causar severos problemas de incrustação no sistema de irrigação com o
passar dos anos.
Palavras chave: Qualidade da água. Irrigação. Salinidade. Parâmetros físico-químicos.
LISTA DE TABELAS
Tabela 1- Fontes de água e suas respectivas condutividades elétricas a 25ºC ............................. 23
Tabela 2 - problemas de infiltração relacionados com a qualidade da água de irrigação ............ 26
Tabela 3 - Classificação de água para o sistema de irrigação
(Risco de obstruções) .................................................................................................................. 26
Tabela 4 - Problema de Salinidade em relação a CE .................................................................... 29
Tabela 5 - Limite usual da água para irrigação de acordo com os parâmetros de PH, CE e RAS32
Tabela 6 - Análises de pH, Pedro Avelino, RN ............................................................................ 33
Tabela 7 - Análises de CE, Pedro Avelino, RN ........................................................................... 34
Tabela 8 - Valores da RAS, Pedro Avelino, RN .......................................................................... 36
Tabela 9 - Análises de RAS e CE, Pedro Avelino, RN ................................................................ 37
LISTA DE GRÁFICOS
Gráfico 1- Análises de pH, Pedro Avelino, RN ........................................................................... 33
Gráfico 2- Análise de CE, Pedro Avelino, RN ............................................................................. 35
Gráfico 3- Análises da RAS, Pedro Avelino, RN......................................................................... 36
Gráfico 4- Análise conjunta da RAS e CE, Pedro Avelino, RN .................................................. 38
LISTA DE FIGURAS
Figura 1- Ciclo Hidrológico da água ............................................................................................ 16
Figura 2- Principais sistemas aquíferos do país............................................................................ 19
Figura 3- Escala de pH ................................................................................................................. 21
Figura 4- Tubulação deteriorada em função da precipitação do ferro .......................................... 27
Figura 5- Mapa do município de Pedro Avelino - RN ................................................................. 30
LISTA DE SIGLAS
Ca++
- Cálcio
CE - Condutividade Elétrica
CONAMA - Conselho Nacional de Meio Ambiente
CPRM - Companhia de Pesquisa de Recursos Minerais
dS m-1
- decisiemens por metro
IDEMA - Instituto de Desenvolvimento Sustentável e Meio Ambiente do Rio Grande do
Norte
meq L-1
- milequivalente por litro
Mg ++
- Magnésio
mmolc L-1
- milimol carga por litro
Na+ - Sódio
pH - potencial Hidrogeniônico
RAS - Razão de Adsorção de Sódio
SI - Sistema Internacional de Unidades
UCCC - Universidade da Califórnia Comitê de Consultores
UFERSA - Universidade Federal Rural do Semiárido
SUMÁRIO
1 INTRODUÇÃO ..................................................................................................................... 14
2 FUNDAMENTAÇÃO TEÓRICA ........................................................................................ 16
2.1 ÁGUA ............................................................................................................................................. 16
2.1.1 Água subterrânea .......................................................................................................................... 17
2.1.2 Água de irrigação ......................................................................................................................... 20
2.2 POTENCIAL HIDROGENIÔNICO .............................................................................................. 21
2.3 CONDUTIVIDADE ELÉTRICA ................................................................................................... 22
2.4 RAZÃO DE ADSORÇÃO DE SÓDIO ......................................................................................... 23
2.5 PROBLEMAS CAUSADOS PELA ANORMALIDADE DOS PARÂMETROS NA ÁGUA DE
IRRIGAÇÃO.........................................................................................................................................25
2.5.1 Problemas de Infiltração............................................................................................................... 25
2.5.2 Problemas de Obstruções ............................................................................................................. 26
2.5.3 Problemas de Salinidade .............................................................................................................. 27
3 METODOLOGIA .................................................................................................................. 30
3.1 LOCALIZAÇÃO DA ÁREA DE ESTUDO .................................................................................. 30
3.2 POULAÇÃO E AMOSTRA ........................................................................................................... 31
3.3 VARIÁVEIS AVALIADAS ........................................................................................................... 31
3.4 AVALIAÇÃO DOS DADOS ........................................................................................................ 31
4 ANÁLISE E DISCUSSÃO DOS RESULTADOS ............................................................... 32
4.1 MODELO DE AYERS E WESTCOT (1991) ................................................................................ 32
4.2 AVALIAÇÃO DA QUALIDADE DA ÁGUA ............................................................................... 32
4.2.1 Análises de pH ............................................................................................................................. 33
4.2.2 Análises de CE ............................................................................................................................. 34
4.2.3 Análises da RAS .......................................................................................................................... 36
5. CONCLUSÕES E RECONMENDAÇÕES ......................................................................... 39
REFERÊNCIAS ....................................................................................................................... 41
14
1 INTRODUÇÃO
Sendo a água um valioso recurso natural é, portanto essencial à todos os seres vivos e
insubstituível nos ecossistemas podendo ser considerada uma das substâncias mais
abundantes no planeta.
Devido ao acelerado crescimento populacional e urbano juntamente com o
desenvolvimento socioeconômico, o consumo de água está aumentando e sua qualidade
hídrica diminuindo. Dessa maneira, torna-se necessário o monitoramento da qualidade da
água que é um processo fundamental a fim de verificar as características qualitativas e
consequentemente o melhor tratamento a ser realizado (RODRIGUES et al., [2011?]). A
água, como um recurso indispensável para a vida no planeta tem múltiplos usos, desde o
consumo humano e animal, até o consumo agrícola e industrial.
A agricultura irrigada depende tanto da qualidade da água, quanto da quantidade. A
importância da qualidade da água só começou a ser reconhecida a partir do início desse século
(GERVÁSIO; CARVALHO; SANTANA, 2000). Segundo Almeida (2010), as águas
utilizadas para irrigação normalmente são de origem superficial ou subterrânea.
Os recursos subterrâneos constituem-se em reservas estratégicas para suprimento das
demandas atuais e futuras, uma vez que apresentam uma quantidade 100 vezes maior que as
águas superficiais no mundo (BORGHETI et al., 2004 apud CRUZ; RESENDE; AMORIM,
2008, p.8). No entanto é necessário que seja feito um processo de monitoramento dessas
águas, principalmente no que se refere a qualidade das mesmas.
Os estudos da água visando determinar sua qualidade para utilização na agricultura
irrigada são muito antigos. Entretanto a definição favorável ou contrária à utilização de uma
água para fins de irrigação depende, não somente das condições químicas que apresenta no
momento que é analisada, como também, das características físico-químicas dos solos que
vão ser aplicadas, assim como da susceptibilidade dos cultivos que vão ser irrigados
(ALMEIDA, 2010).
Segundo Cordeiro (2001), a classificação da água para fins de irrigação é um recurso
que fornece uma base para predizer com razoável confiança o efeito geral da sua utilização
sobre o solo e a planta e sob o sistema de irrigação.
O conjunto de parâmetros a serem considerados na avaliação da qualidade da água
para irrigação deve contemplar o conjunto de características físicas, químicas e biológicas
(ALMEIDA, 2010).
15
Este trabalho visou mostrar a importância das análises de potencial Hidrogeniônico
(pH), Condutividade Elétrica (CE) e Razão de Adsorção de Sódio (RAS) para a determinação
da qualidade de águas subterrâneas utilizadas para irrigação no município de Pedro Avelino-
RN, bem como a relação destes com os problemas causados na irrigação, quando não atendem
aos requisitos de qualidade.
16
2 FUNDAMENTAÇÃO TEÓRICA
Recurso essencial para a vida, a água constitui um importante papel no planeta, sendo
utilizada para diversos fins, desde o consumo humano e animal, até o uso industrial, e passa a
ser não só um recurso indispensável para a vida, mas um bem econômico.
2.1 ÁGUA
A disponibilidade da água se dá sob várias formas, é uma das substâncias mais
comuns existentes na natureza, cobrindo cerca de 70% da superfície do planeta. É encontrada
principalmente no estado líquido, constituindo um recurso natural renovável por meio do ciclo
hidrológico como mostrado na figura 1 (BRAGA et al., 2005).
Figura 1- Ciclo hidrológico da água
Fonte: Almeida (2010)
Como já mencionado, a água é uma substância necessária às diversas atividades
humanas além de constituir componente fundamental da paisagem e do meio ambiente
(BRITO, 2007). Recurso de valor inestimável, o qual ocupa uma posição única na história de
nosso planeta, ela apresenta utilidades múltiplas, como geração de energia elétrica, irrigação,
navegação, recreação, turismo, aquicultura, piscicultura, pesca, e, ainda, assimilação e
condução de esgoto (LIMA et al., 1999 apud BRITO, 2007).
17
Nenhuma outra substância natural pode comparar-se a ela a respeito de sua influência
sob o curso do processo geológico mais básico. É papel fundamental nos processos físico-
químicos e biológicos da terra e intervém nos processos de intercâmbios (ALMEIDA, 2010).
Embora as fontes hídricas sejam abundantes, são mal distribuídas na superfície do
planeta (BRITO, 2007). Na atualidade, a situação da água é preocupante, não somente quanto
à quantidade de recursos hídricos, senão, também, quanto à sua qualidade (MORENO
CORELLES et al., 1996 apud ALMEIDA, 2010).
Com o crescimento populacional, a expansão das fronteiras agrícolas e a degradação
do meio ambiente, a água que existe na natureza se torna finita, e sua disponibilidade vai
diminuindo gradativamente.
Pesquisas realizadas por alguns estudiosos constataram que a disponibilidade potencial
de água per capta no mundo caiu de 12.900 m3 em 1970, para menos de 7.000 m
3 em 2000
(redução de 42,7%), sendo que projeções para o ano de 2025 indicaram uma queda para 5100
m3 (redução de 62,4%) (UNITED NATIONS ENVIRONMENT PROGRAME, 2004 apud
VANZELA, 2004).
2.1.1 Água subterrânea
As águas subterrâneas são aquelas que se infiltram através do terreno e enchem os
espaços vazios dos interstícios das rochas. Estas podem ser extraídas dos aquíferos para a
superfície mediante a construção de poços (ALMEIDA, 2010).
Segundo os estudos da Companhia de Pesquisa de recursos Minerais - CPRM (1997
apud PAZ; TEODORO; MENDONÇA, 2000), o Brasil tem o impressionante volume de 111
trilhões e 661 milhões de metros cúbicos de águas em suas reservas subterrâneas, e detém
inclusive o maior aquífero do mundo, o Botucatu ou Gigante do Mercosul.
A questão crucial do uso da água subterrânea, principalmente para a agricultura
irrigada, reside no elevado custo de exploração, além de exigir tecnologia avançada para
investigação hidro geológica (MAIA NETO, 1997 apud PAZ; TEODORO; MENDONÇA,
2000). De acordo com o Art. 2º da resolução nº 396/2008 do Conselho Nacional de Meio
Ambiente - CONAMA, aquífero pode ser definido como corpo hidro geológico com
capacidade de acumular e transmitir água através de seus poros, fissuras ou espaços
resultantes da dissolução e carreamento de materiais rochosos.
18
Os aquíferos podem ser classificados como:
a. Aquíferos porosos: Ocorrem nas chamadas rochas sedimentares e constituem os mais
importantes aquíferos pelo grande volume de água que armazenam e por sua
ocorrência em grandes áreas.
b. Aquíferos fraturados ou fissurados: Ocorrem nas rochas ígneas e metamórficas. A
capacidade destas rochas em acumularem água está relacionada a quantidade de
fraturas existentes. A possibilidade de se ter um poço produtivo dependerá tão
somente, de o mesmo interceptar fraturas capazes de conduzir a água.
c. Aquíferos cársticos: São aquíferos formados em rochas carbonáticas. Constituem um
tipo peculiar de aquífero fraturado, onde as fraturas, devido à dissolução do carbonato
pela água, podem atingir aberturas muito grandes (cavernas), criando verdadeiros rios
subterrâneos.
As águas subterrâneas são classificadas de acordo com o Art. 3º da resolução
396/2008 do CONAMA, em:
Classe Especial: águas dos aquíferos, conjunto de aquíferos ou porção desses
destinadas à preservação de ecossistemas em unidades de conservação de proteção
integral e as que contribuam diretamente para os trechos de corpos de águas
enquadrados como classe especial;
Classe 1: águas dos aquíferos, conjunto de aquíferos ou porção desses, sem alteração
de sua qualidade por atividades antrópicas, e que não exigem tratamento para
quaisquer usos preponderantes devido às suas características hidro geoquímicas
naturais;
Classe 2 : águas dos aquíferos, conjunto de aquíferos ou porção desses, sem alteração
de sua qualidade por atividades antrópicas, e que podem exigir tratamento adequado,
dependendo do uso preponderante, devido às suas características hidro geoquímicas
naturais;
Classe 3: águas dos aquíferos, conjunto de aquíferos ou porção desses, com alteração
de sua qualidade por atividades antrópicas, para as quais não é necessário o tratamento
em função dessas alterações, mas que podem exigir tratamento adequado, dependendo
do uso preponderante, devido às suas características hidro geoquímicas naturais;
19
Classe 4: águas dos aquíferos conjunto de aquíferos ou porção desses, com alteração
de sua qualidade por atividades antrópicas, e que somente possam ser utilizadas, sem
tratamento, para uso preponderante menos restritivo;
Classe 5: águas dos aquíferos, conjunto de aquíferos ou porção desses, que possam
estar com alteração de sua qualidade por atividades antrópicas, destinadas a atividades
que não têm requisitos de qualidade para uso.
A figura 2 mostra os principais sistemas aquíferos do Brasil.
Figura 2- Principais sistemas aquíferos do país
Fonte: Zoby [2008?]
20
A partir da Figura 2 pode-se observar que os maiores volumes de água subterrânea se
encontram nas regiões norte, sudeste, sul e parte da região nordeste. Mostrando assim a
riqueza do Brasil quanto as suas reservas.
2.1.2 Água de irrigação
De acordo com Almeida (2010), as águas que são utilizadas para irrigação geralmente
são de origem superficial ou subterrânea.
O setor agrícola consome cerca de 70%de toda a água utilizada em muitos países, de
acordo com Brito (2007). Nas últimas décadas tem se intensificado o consumo mundial de
água. O crescimento da população e suas necessidades influenciaram o desenvolvimento
industrial e a produção de alimentos.
De acordo com Tundisi (2003 apud VANZELA, 2004), os usos múltiplos da água e as
permanentes necessidades de água para fazer frente ao crescimento populacional e as
demandas industriais e agrícolas têm gerado permanente pressão sobre os recursos hídricos
superficiais e subterrâneos.
A água é a principal necessidade na agricultura e, assim sendo, é importante destacar
que seu uso de forma racional e qualitativa na irrigação promove o incremento da
produtividade, que é o ponto de partida em direção ao progresso. O uso indevido e
desqualificado pode acarretar muitos danos que retornarão à sua fonte, inclusive podendo
transmitir doenças ao agricultor irrigante, que mantém o contato direto com a água
(CARDOSO, 1998 apud VASCONCELOS et al., 2009). Além destes problemas, uma água de
irrigação inadequada (fora dos padrões), pode causar danos à todos os equipamentos de
irrigação, à planta e ao solo.
Tanto a qualidade como a quantidade de água é de grande importância para a
agricultura irrigada. Krause e Rodrigues (1998 apud VASCONCELOS et al., 2009), afirmam
em seus estudos que o aspecto desta qualidade tem sido desprezado devido ao fato de que, no
passado, as fontes de água eram abundantes, de boa qualidade e de fácil utilização.
As águas utilizadas para irrigação devem ser julgadas levando em consideração os
seguintes aspectos (PEÑA, 1972 apud CORDEIRO, 2001):
a) Características Químicas - A qualidade da água depende dos constituintes químicos e
de seu perigo potencial nos efeitos diretos e indiretos sobre os cultivos;
21
b) Condições Agronômicas - Uma vez determinadas em laboratório as características
químicas da água para irrigação, sua aplicabilidade deve estar sujeita à
susceptibilidade de danos que possa ocasionar aos cultivos a serem irrigados.
c) Condições Edafológicas - O teor de sais da água de irrigação pode alcançar níveis
prejudiciais aos cultivos, quando os sais se concentram na camada do solo onde se
desenvolver o sistema radicular das plantas. Esta condição pode ser controlada,
quando se aplica além da lâmina de água requerida pela irrigação, outra quantidade de
água adicional ou lâmina de irrigação em quantidade suficiente para arrastar dessa
camada de solo os sais em excesso.
2.2 POTENCIAL HIDROGENIÔNICO
O pH é um índice que caracteriza o grau de acidez ou alcalinidade de um ambiente
(BRITO, 2007), e está entre as propriedades físico-químicas mais frequentemente utilizadas
em áreas de aplicação como a saúde e o meio ambiente (ALMEIDA et al., 2008).
Este parâmetro é medido em uma escala adimensional que varia de 0 a 14, sendo 7 o
valor correspondente à neutralidade, e os valores que se encontram abaixo ou acima deste
representam um caráter ácido e básico, respectivamente (CRUZ; RESENDE; AMORIM,
2008). A Figura 3 representa a escala de pH.
Figura 3- Escala de pH
Fonte: Pinto (2007)
Na água de irrigação o limite usual do pH é de 6 a 8,5 (AYERS; WESTCOT, 1991
apud ALMEIDA, 2010).
O pH da água depende de sua origem e de suas características naturais, em caso da
introdução de resíduos na água este pode ser alterado. Caso o seu valor seja baixo a água
22
torna-se corrosiva, se for elevado há uma tendência de formação de incrustações nas
tubulações (SILVA et al., 2011).
Os valores de pH fora da faixa normal (6 – 8,5) podem causar diversos problemas,
principalmente no que se refere a deterioração dos equipamentos de irrigação .O processo de
medição do pH pode ser feito com um aparelho chamado pH metro, e também por outros
métodos (RICHTER, 2009).
A medição deste parâmetro torna-se importante porque contribui para o controle e
regulação dos processos químicos e biológicos.
2.3 CONDUTIVIDADE ELÉTRICA
A condutividade elétrica da água é uma medida da capacidade desta em conduzir
corrente elétrica, sendo proporcional à concentração de íons dissociados em um
sistema aquoso (BRITO, 2007).
Esta pode variar de acordo com a quantidade de sais presentes em tal solução. Pode ser
expressa por diferentes unidades. De acordo com o Sistema Internacional de Unidades - SI, a
unidade padrão da condutividade elétrica, é o Siemens por metro (S m-1
), mas geralmente em
medições realizadas em amostras de águas utilizam-se os seus múltiplos como unidades
(PINTO, 2007). Neste trabalho a condutividade elétrica é expressa em decisiemens por metro
(dS m-1
).
Os dados da CE devem ser acompanhados da temperatura da qual foi medida, pois
esta é uma propriedade que depende expressivamente da temperatura. De acordo com Pinto
(2007), existem equipamentos, que têm a capacidade de fornecer a CE já convertida para uma
das temperaturas de referência.
A CE é determinada através dom método condutivimétrico, baseando-se na medição
da resistência da amostra a passagem de corrente e dado em condutância específica
(Condutividade elétrica a 20 ou a 25ºC).
Na água de irrigação a condutividade elétrica, considera basicamente a quantidade de
sais presentes nesta, sem especificá-los. Devido à facilidade de ser determinada, é um
parâmetro considerado para se determinar a potencialidade de salinizar um solo (ALMEIDA,
2010).
A Tabela 1 fornece um direcionamento sobre a ordem de grandeza da condutividade
elétrica.
23
Tabela 1- Fontes de água e suas respectivas condutividades elétricas a 25ºC
Fonte CE a 25ºC
Água de chuva 0,15
Água média dos rios 0,2-0,4 dS m-1
Água do mar Mediterrâneo 63 dS m-1
Água do oceano Atlântico (máxima) 59 dS m-1
Água do oceano Atlântico (média) 55 dS m-1
Água do oceano Pacífico 51 dS m-1
Água do oceano Índico 54 dS m-1
Água de irrigação de salinidade média 0,75-2,25 dS m-1
Fonte: Almeida (2010)
Fica claro na Tabela 1 que o grande teor de sais está concentrado nas águas dos mares
e oceanos, enquanto que nas águas de chuvas e nas águas dos rios esse teor é bem pequeno. É
possível notar o auto ou baixo teor de concentração destes sais devido ao valor da
condutividade elétrica, já que segundo Cruz; Resende; Amorim (2008) quanto maior for a
concentração de sais na água maior será a condutividade elétrica desta.
2.4 RAZÃO DE ADSORÇÃO DE SÓDIO
A razão de adsorção de sódio - RAS é um índice que mostra a proporção relativa em
que se encontra o Na+
com o Ca ++
e o Mg++
que competem com o Sódio pelos lugares de
intercambio com o solo. Essa consideração se torna importante quando houver predominância
do íon Sódio no solo, que influenciará as trocas dos íons de Cálcio e Magnésio pelo de Sódio
nos solos, o que pode conduzir a degradação dos mesmos, com a consequente perda de sua
estrutura e sua permeabilidade. A presença dos íons Ca++
e Mg++
tornam a água dura. No caso
da água da irrigação a dureza é benéfica, pois os íons alcalinos terrosos (principalmente Ca++
e Mg++
) causam a floculação das partículas coloidais no solo, aumentando assim sua
permeabilidade (LEITE, 2007).
24
A RAS é expressa matematicamente como a raiz quadrada do milequivalente por litro
(meqL-1
)1/2
ou do milimol carga por litro (mmolcL-1
)1/2
servindo como parâmetro indicador do
perigo de sodicidade ou alcalinidade do solo. Assim sendo, a RAS é definida pela equação 1:
Na
√Ca Mg , (meq L
-1)
1/2=
Na
√Ca
Mg
2
, (mmolc L-1
)1/2
(1)
Fonte: Adaptada de Almeida (2010)
A capacidade de infiltração do solo pode diminuir quando há uma elevada
concentração de Sódio, em relação à concentração de Cálcio e/ou com a baixa concentração
de sais solúveis, ou seja, o alto teor de íons de Sódio (Na++
) e o baixo teor de Cálcio no solo e
na água provocam uma redução na velocidade com que a água se infiltra no solo, como
consequências disso as raízes das plantas podem vir a não receber água durante a irrigação
(ALMEIDA, 2010).
De acordo com Bernardo (2006 apud BRITO, 2007), as águas são divididas em quatro
classes segundo sua Razão de Adsorção de Sódio (RAS), ou seja, em função do efeito do
Sódio trocável, nas condições físicas do solo:
S1- Água com baixa Concentração de Sódio, que pode ser usada para irrigação em
quase todo o tipo de solo, e tem uma pequena possibilidade de alcançar níveis
perigosos de Sódio trocável.
S2- Água com concentração média de Sódio, esta pode ser usada em solos que
apresentam uma textura grossa, ou em solos que apresentem uma boa permeabilidade.
Em caso de solos com textura fina esta classe apresenta um perigo de sodificação com
alta capacidade de troca catiônica, especialmente sob baixa condição de lixiviação.
S3- Água com alta concentração de Sódio, que pode produzir na maioria dos solos
níveis maléfica de Sódio trocável. Diante disso são necessárias as práticas especiais
de manejo dos solos, boa drenagem, alta lixiviação e adição de matéria orgânica.
S4- Água com concentração de Sódio muito alta. Esta geralmente imprópria para
irrigação, mas caso a salinidade desta água seja baixa ou média, é possível através de
corretivos como o gesso torna-la adequada para este uso.
25
2.5 PROBLEMAS CAUSADOS PELA ANORMALIDADE DOS PARÂMETROS NA
ÁGUA DE IRRIGAÇÃO
Águas que apresentam parâmetros de pH, CE e RAS, fora do limite permissível para
irrigação, isso pode causar vários problemas que estão relacionados com o solo, a cultura
irrigada e com os equipamentos utilizados para irrigação.
O conceito de qualidade de água refere-se principalmente a suas características, que
podem afetar sua adaptabilidade para seu uso específico. Para que se possa fazer uma
interpretação da qualidade da água para irrigação é necessário que os parâmetros avaliados
estejam relacionados com os efeitos que podem causar ao solo, as culturas e ao manejo da
irrigação (SILVA et al., 2011).
Os parâmetros avaliados neste trabalho foram relacionados com alguns problemas
causados ao sistema de irrigação, problemas de infiltração, problemas de obstruções e
problemas de salinidade.
2.5.1 Problemas de Infiltração
Os problemas de infiltração devem ser avaliados de acordo com os parâmetros de
Condutividade Elétrica (CE) e Razão de Adsorção de Sódio (RAS). Estes problemas são
facilmente visualizados, pois quando ocorrem a água que é aplicada ao solo seja de forma
artificial (através da irrigação) ou, de forma natural (pelas chuvas), permanece no solo por um
longo período, ou ainda torna lento o processo de infiltração, como consequência disso haverá
uma redução na produção, devido a cultura não receber a quantidade de água necessária
(BRITO, 2007).
Em geral a infiltração diminui com o aumento do teor de Sódio com relação ao Cálcio
e Magnésio (RAS), ou com a diminuição da salinidade (CE), e aumenta com a alta salinidade,
assim sendo para se avaliar o efeito final da qualidade da água, devem-se considerar esses
dois parâmetros.
A Tabela 2 mostra os problemas de infiltração relacionados com a qualidade da água
de irrigação segundo Ayers e Westcot (1991 apud BRITO, 2007).
26
Tabela 2- problemas de infiltração relacionados com a qualidade da água de
irrigação
2.5.2 Problemas de Obstruções
Os problemas de obstruções são avaliados também de acordo com o potencial
Hidrogeniônico (pH). Os sólidos em suspensão, as substâncias dissolvidas e os
microrganismos contidos na água de irrigação, podem provocar obstruções nos emissores da
irrigação localizada.
A Tabela 3 representa o risco de obstruções de acordo com o pH.
Tabela 3 – Classificação de água para o sistema de irrigação (Risco de obstruções)
PH Riscos de obstruções
< 7 Nenhum
7-8 Moderado
Fonte: Adaptada de Brito (2007)
Os problemas de obstruções não existem para um pH < 7, no entanto se o pH se situar
entre 7 e 8, estes problemas podem existir em grau moderado, entretanto estes podem ser
corrigidos mediante a aplicação de corretivos na água, porem é preferencial do pH do solo
Problema potencial Grau de Restrição para uso
Infiltração (Avaliada
Usando a CE e RAS
Conjuntamente Nenhum Moderado Severo
RAS = 0-3 e CE > 0,7 0,7 - 0,2 < 0,2
RAS = 3-6 e CE > 1,2 1,2 - 0,3 < 0,3
RAS = 6-12 e CE > 1,9 1,9 - 0,5 < 0,5
RAS = 12-20 e CE > 2,9 2,9 - 1,3 < 1,3
RAS = 20-40 e CE > 5,0 5,0 - 2,9 < 2,9
Fonte: Brito (2007)
27
(SILVA et al., 2011). A correção do solo é mais viável uma vez que os custos para se aplicar
a correção na água são muito elevados (BRITO, 2007).
Bucks e Nakayama (1986 apud Brito, 2007), classificaram a água para o sistema de
irrigação localizada em relação a problemas de entupimento devido a fatores físicos químicos
e biológicos, e o pH é um parâmetro que contribui bastante para esses problemas de
entupimentos caso apresente anormalidade.
O pH fora da faixa normal provoca mudanças que são lentas, quando isso ocorre
aplica-se uma correção no solo ao invés da água, por ser mais prático. O maior perigo das
águas que apresentam este parâmetro fora da faixa normal está na deterioração dos
equipamentos de irrigação tais como a obstrução devido à corrosão.
A Figura 4 mostra a deterioração do equipamento de irrigação com a precipitação do
ferro que pode ocorrer quando o pH se encontra fora da faixa normal.
Figura 4 - Tubulação deteriorada em função da precipitação do ferro
Fonte: UNESP1
1Disponível em: <http://www.agr.feis.unesp.br/acagua.htm>. Acesso em: 31 Mar. 2013.
28
2.5.3 Problemas de Salinidade
Em toda água de irrigação existe um conteúdo de sais dissolvidos, o efeito desses sais
dissolvidos sobre as características físicas e químicas do solo é de grande importância, pois a
partir disso pode-se identificar o grau de problema causado pela salinidade (CORDEIRO,
2001).
A salinidade é o resultado do acúmulo de sais na dissolução do solo, e esta aumenta o
potencial osmótico que impede ou dificulta a captação de água por parte da planta, originando
alterações na absorção de nutrientes (ALMEIDA, 2010).
A qualidade da água de irrigação é o principal agente causador da salinidade do solo e,
este problema se agrava quando o manejo de irrigação com essas águas é feito
inadequadamente (ALMEIDA, 2010). Como visto na página 22, a condutividade elétrica é um
parâmetro fácil de ser determinado, por isto ela caracteriza a potencialidade da água de
salinizar um solo.
Segundo Cordeiro (2001), as águas são divididas em quatro classes, conforme a
condutividade elétrica (CE):
C1- Água de baixa salinidade, que pode ser usada para irrigação, na maior parte dos
cultivos e em quase todos os tipos de solo, sendo mínima a probabilidade de se
desenvolver problemas de salinidade;
C2- Água de salinidade média que pode ser usada, quando houver um grau moderado
de lixiviação;
C3- Água com alta salinidade, que não pode ser usada em solos com drenagem
deficiente, e mesmo no caso de drenagem adequada, podem ser necessárias as práticas
especiais para o controle de salinidade;
C4- Água com salinidade muito alta que não pode ser usada em condições, normais
em solos muitos permeáveis.
A Tabela 4 apresenta os problemas de salinidade, que avalia apenas as três classes C1,
C2 e C3 de condutividade Elétrica e está baseada no modelo de Ayers e Westcot
(1991apud VASCONCELOS et al., 2009).
29
Tabela 4- Problema de Salinidade em relação a CE
Classe de Salinidade CE (dS m-1
) Problema de Salinidade
C1 < 0,7 Nenhum
C2 0,7-3,0 Moderado
C3 > 3,0 Severo
Fonte: Vasconcelos et al (2009)
Como se observa na Tabela 4 se a condutividade elétrica for acima de 3 dS m-1
, os
riscos de salinidade são severos, entretanto se os valores de CE se encontrarem na faixa de 0,7
a 3 dS m-1
os riscos de salinidade serão moderados, e se os valores de CE estiverem abaixo de
0,7 não existirão riscos de salinidade.
30
3 METODOLOGIA
3.1 LOCALIZAÇÃO DA ÁREA DE ESTUDO
A metodologia deste trabalho consistiu na avaliação de análises físico-químicas,
obtidas de águas subterrâneas no município de Pedro Avelino-RN, o qual está localizado na
região do semiárido, mesorregião Central potiguar, limitando-se ao norte com os municípios
de Macau e Guamaré (faixa litorânea), ao sul com os municípios de Angicos e Lajes, ao leste
com os municípios de Lajes e Jandaíra e ao oeste com os municípios de Afonso Bezerra e
Macau conforme ilustrado na figura 5 (IDEMA, 2008).
Figura 5- Mapa do município de Pedro Avelino - RN
Fonte: Adaptada de Instituto Kairos (2011) 2
Segundo os estudos do Instituto de Desenvolvimento Sustentável e Meio Ambiente do
Rio Grande do Norte - IDEMA (2008), o município de Pedro Avelino apresenta clima muito
quente e semiárido, sendo que o período chuvoso é de março a abril. As temperaturas
atingidas anualmente são em média: 21º C (mínima), 27º C (média) e 32º C (máxima).
2 Disponível em: http://institutokairos.net/2011/10/rio-grande-do-norte/. Acesso em: 04. Abr.2013
31
O território do município possui área de 4.019,762 Km2, está inserido cerca de 60%na
Bacia Hidrográfica do rio Piranhas-Açu, 1,59% na Bacia do rio Ceará-Mirim e 36,65% na
faixa litorânea Norte de escoamento difuso. Em relação aos recursos hídricos subterrâneos, os
estudos do mesmo instituto constatam, ainda, a existência de quatro aquíferos no município, o
aquífero Cristalino, o Jandaíra, o Açu e o Arenito Açu e classifica de forma geral as águas do
município como boas, sem restrição de uso.
3.2 POULAÇÃO E AMOSTRA
As análises avaliadas foram fornecidas pela empresa Agrícola Famosa, que cultiva o
plantio do melão amarelo e realizadas pelo Laboratório de Fertilidade do Solo e Nutrição de
Plantas da Universidade Federal Rural do Semiárido – UFERSA no Campus de Mossoró -
RN. A empresa forneceu análises de nove reservatórios, mas para uma maior facilidade de
interpretação dos dados, neste trabalho optou-se avaliar apenas as análises de cinco dos nove
reservatórios.
3.3 VARIÁVEIS AVALIADAS
Como mencionado no tópico anterior, foram avaliadas as análises de cinco
reservatórios, levando em consideração as variáveis de pH, CE e RAS. Em seguida, foi
realizado um comparativo, com o modelo de classificação de água para irrigação de Ayers e
Westcot (1991), sendo esse o mais utilizado, segundo a Universidade da Califórnia Comitê de
Consultores - UCCC.
Avaliaram-se ainda três problemas que podem ser causados no sistema de irrigação,
caso os valores dos parâmetros de potencial Hidrogeniônico (pH), condutividade Elétrica
(CE) e Razão de Adsorção de sódio (RAS) estejam fora da faixa permitida possibilitando,
assim, diagnosticar sua possibilidade de uso para tal fim.
3.4 AVALIAÇÃO DOS DADOS
Os dados avaliados foram representados através de tabelas e gráficos que foram
construídos com os softwares da Microsoft Word e Excel. Utilizaram-se também recursos do
programa Adobe photoshop, no qual foi adaptado o mapa do município.
32
4 ANÁLISE E DISCUSSÃO DOS RESULTADOS
Existem diversos modelos para a classificação da qualidade de água de irrigação, estes
modelos são baseados em resultados de testes laboratoriais sendo mais utilizado o proposto
pela UCCC apresentado por Ayers e Westcot (1991). Para um melhor entendimento será feito
uso do modelo de Ayers e Westcot o qual permitirá avaliar a qualidade da água em função dos
parâmetros de pH, CE e RAS.
4.1 MODELO DE AYERS E WESTCOT (1991)
A Tabela 5 mostra o limite usual da água para irrigação, ela foi adaptada de Ayers e
Westcot (1991 apud ALMEIDA, 2010).
Tabela 5 - Limite usual da água para irrigação de acordo com os parâmetros de PH,
CE e RAS.
Parâmetro Intervalo usual na irrigação
pH 6 - 8,5
CE (dS m-1
) 0 - 3
RAS 0 -15
Fonte: Ayers e westcot (1991 apud ALMEIDA, 2010)
4.2 AVALIAÇÃO DA QUALIDADE DA ÁGUA
A avaliação da qualidade da água seja para consumo humano ou industrial, ou para
outros fins é realizada de acordo com os parâmetros físicos, químicos e biológicos, estes
determinam se a água pode ser utilizada ou não (RICHTER, 2009).
A resolução nº 20/86 do CONAMA trata da questão da qualidade da água para
culturas irrigadas. Embora este ato legal considere esse importante aspecto da irrigação, torna-
se necessário um estudo mais detalhado, sobre os parâmetros que determinam a qualidade da
água, o que não é bem detalhado nesta resolução (DOTTO; SANTOS; SINGER, 1996).
33
4.2.1 Análises de pH
Foram avaliadas as análises de potencial Hidrogeniônico, de cinco reservatórios
conforme apresentadas na tabela abaixo:
Tabela 6 - Análises de pH
Observa-se, de acordo com os resultados apresentados na Tabela 6, que todos os
reservatórios estão dentro do intervalo usual da água para irrigação, em que o pH situa-se
entre 6 e 8,5 ( modelo de Ayers e Westcot). Estes resultados também podem ser expressos
graficamente conforme ilustrado abaixo.
Gráfico 1 - Análises de PH
Fonte: Autoria própria (2013)
É importante salientar que os resultados das análises fornecidas foram obtidos através
de análise realizadas pela empresa e que estas serviram para atestar a qualidade da água para
0
1
2
3
4
5
6
7
8
9
0 1 2 3 4 5
pH
Reservatório
mínimo aceitável
máximo aceitável
Poço pH
1 7,10
2 7,20
3 6,87
4 6,60
5 6,80
Fonte: Autoria própria (2013)
34
ou uso na irrigação. Como a água de irrigação tem a particularidade de sua faixa de pH ser
bastante ampla (entre 6 e 8,5), os cinco poços que serviram para a elaboração deste estudo
atenderam a especificação no que se refere ao pH. É importante ressaltar que os mesmos, caso
estivessem fora da faixa de atuação para este parâmetro, deveriam sofrer sua interdição, ou no
caso o solo passaria por um processo de tratamento para não ocasionar o comprometimento da
cultura irrigada ou até mesmo ocasionar elevação na acidez ou basicidade do mesmo.
Como já mencionado, o pH é apenas um dos parâmetros que deve ser analisado para
que a água seja considerada de boa qualidade para a irrigação o que efetivamente ocorre neste
caso.
4.2.2 Análises de CE
As análises da condutividade elétrica são apresentadas na Tabela 7
Tabela 7 – Análises de CE
O que é possível observar de acordo com as análises de CE mostradas na Tabela 7 é
que os poços 3, 4, e 5 excedem o valor de 3 dS m-1
, e por isso não se encontram no limite
usual da água para irrigação (0 a 3 dS m-1
). No entanto, poços 1 e 2, obedecem a esse critério.
As análises de CE são representadas graficamente conforme ilustra o Gráfico 2.
Poço CE (dS m -1
)
1 2,52
2 1,59
3 3,19
4 7,22
5 6,36
Fonte: Autoria própria (2013)
35
Gráfico 2 - Análises de CE
Fonte: Autoria própria (2013)
No Gráfico 2 notam-se diferenças significativas no valor da condutividade elétrica de
cada um dos reservatórios analisados, isso pode ser atribuído ao teor de sais presente nessas
águas, uma vez que a condutividade elétrica de uma substância está relacionada com o
conteúdo de sais presentes na mesma.
Nos reservatórios 3, 4 e 5, fica evidente a alta concentração de sais, pois quanto maior
a presença de sais na água, maior a capacidade desta em conduzir eletricidade, ou seja, maior
será sua condutividade elétrica (CRUZ; RESENDE; AMORIM, 2008). Caso esta
concentração de sais seja mantida, graves problemas podem ser ocasionados como é o caso da
salinização ou (salinidade) como já foi dito, um dos problemas mais frequentes enfrentados
pelo irrigante, que além de prejudicar o solo pelo efeito da mesma, prejudica também a planta
que deixa de receber os nutrientes necessários para o seu desenvolvimento (CASTRO, 2003).
Quanto aos problemas de salinidade os poços1 e 2, apresentam um grau moderado de
salinidade, já os poços 3,4 e 5, apresentam um grau de salinidade severo, e não atendem ao
modelo de Ayers e Westcot. O que pode justificar o alto teor de sais concentrados nos
reservatórios 3, 4 e 5, quando comparados com o limite usual na irrigação, é o fato de na
região nordeste ser muito comum à presença de poços com elevadas concentrações de cloreto
de sódio e de outros sais (ITABORAHY, 2004).
0
1
2
3
4
5
6
7
8
0 1 2 3 4 5
CE
(d
S/m
)
Reservatório
CE
mínimo aceitável
máximo aceitável
36
4.2.3 Análises da RAS
As análises da Razão de Adsorção de Sódio estão representadas na Tabela 8.
Tabela 8 - Valores da RAS
Os resultados da Tabela 8 mostram que os valores da RAS estão dentro do limite usual
para irrigação, que vai de 0 a 15. As análises da RAS são apresentadas também graficamente.
Gráfico 3 - Análises da RAS
Fonte: Autoria própria (2013)
Logo como os valores da RAS estão dentro do limite usual da água da irrigação, pode-
afirmar que a água dos reservatórios avaliados há um teor de Ca++
e Mg++
superior ao teor de
Na+, o que indica que esta água não provocará problema de permeabilidade no solo (LEITE,
2007).
0
2
4
6
8
10
12
14
16
0 1 2 3 4 5
RA
S
Reservatório
RAS
mínimo aceitável
máximo aceitável
Poço RAS
1 2,40
2 1,80
3 3,70
4 6,00
5 4,10
Fonte: Autoria própria (2013)
37
4.2.4 Avaliação das análises da RAS e CE
É a partir da análise conjunta dos parâmetros de CE e RAS, que se pode avaliar se a
água irá causar ou não problemas de infiltração. A Tabela 9 representa as análises de CE e
RAS avaliadas conjuntamente.
Tabela 9- Análises de RAS e CE
Parâmetro Poço 1 Poço 2 Poço 3 Poço 4 Poço 5
CE (dS m-1
) 2,52 1,59 3,19 7,22 6,36
RAS 2,40 1,80 3,70 6,00 4,10
Fonte: Autoria própria (2013)
Pode ser observado diante dos resultados mostrados na Tabela 9 e comparando-os com
os valores dos parâmetros da Tabela 2 que avalia o grau dos problemas de infiltração quanto
os valores de RAS e CE, que:
Nos poços 1 e 2, os valores da RAS estão compreendidos entre 0 e 3, e os valores da
CE são maiores que 0,7 dS m-1
, não havendo risco de ocorrerem problemas de
infiltração da água no solo;
Os poços 3,4 e 5, também não representam perigo, no que se refere aos problemas de
infiltração, já que nestes os valores da RAS se encontram entre 3 e 6 e os valores de
CE são maiores que 1,2 dS m-1
.
Os resultados da avaliação conjunta da RAS e da CE podem ser apresentados no
Gráfico 4.
38
Gráfico 4- Análise conjunta da RAS e CE
Fonte: Autoria própria (2013)
Diante da observação dos resultados é possível ver que a água de todos os poços
avaliados não terá dificuldade de se infiltrar no solo e assim chegar até as raízes das culturas
irrigadas.
2,4
1,8
3,7
6
4,1
2,52
1,59
3,19
7,22
6,36
1 2 3 4 5
RAS
CE
39
5. CONCLUSÕES E RECONMENDAÇÕES
Mundialmente a atividade de irrigação é responsável por uma grande parcela de água
utilizada, seja através de recursos hídricos superficiais ou subterrâneos, e as utilizações em
massa desses recursos os comprometem principalmente em relação à qualidade dos mesmos.
O objetivo deste trabalho foi avaliar a qualidade da água subterrânea utilizada para irrigação
no município de Pedro Avelino-RN, através de análises de três parâmetros físico-químicos.
Diante dos resultados analisados pode-se concluir que as águas de mais de 50% dos
reservatórios apresentaram teores de sais elevados quando comparados com os limites
permissíveis que foram propostos pela classificação de Ayers e Westcot (1991). Este alto teor
de sais é comprovado através das análises de condutividade elétrica que determina o teor
destes presentes na água, e como visto anteriormente pode estar ligado ao fato de na região
nordeste os reservatórios subterrâneos apresentarem grandes concentrações salinas, como
consequência desta alta concentração de sais nestes três reservatórios, problemas de
salinidade podem ocorrer e comprometer principalmente o solo.
Os problemas de salinidade são os mais comuns em água de irrigação, principalmente
nas regiões de clima árido e semiárido do Nordeste brasileiro. É necessário que se mantenha o
controle da salinidade, e para que seja feito este controle algumas recomendações são
importantes:
Drenagem;
Lixiviação;
Métodos de irrigação;
Melhoramento do solo;
Misturas e/ ou substituição das águas.
Em relação ao parâmetro de potencial Hidrogeniônico, o que conclui-se é que 100%
das águas dos reservatórios, encontraram-se dentro dos limites usuais, e que 2 reservatórios
apresentaram riscos de corrosão ou de obstruções, mas num grau moderado o que pode ser
concertado mediante uma correção no solo.
Quanto à avaliação conjunta dos parâmetros de RAS e CE, o que ficou evidente, foi
que todos os reservatórios não representaram problemas de infiltração.
Para trabalhos futuros poderia se fazer as próprias coletas das amostras de água in loco
e fazer monitoramento no período de estiagem e comparar os resultados obtidos nos períodos
40
chuvosos para com isso, verificar com mais proximidade os efeitos causados pela infiltração
da água chuvosa no corpo de água subterrânea.
41
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